Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время не ослабевает интерес к открытым в 1986 г. высокотемепературным сверхпроводникам(ВТСП) и, в частности, к легко синтезируемым и стабильным ВТСП УВагСизО-х , изучению свойств которых посвящено большое количество работ. Часть из них касается проблемы нелинейности TV характеристик(У(1), где V - напряжение, I - сила тока) данного ВТСП вблизи температуры перехода з сверхпроводящее состояние Тс Выяснение природы этого явления важно как для фундаментальной, так и для прикладной науки(применеиие этого ВТСП в качестве датчиков, элементов ЭВМ и др.).
Объяснения нелинейности V(I) даются в различных работах либо в рамках модели Костерлица-Таулеса, либо с помощью перколяционной модели. И первую, и вторую модель авторы модифицируют таким образом, чтобы получаемая из них функция V(I) описывала экспериментальную зависимость. В большинстве работ для описания эксперимента предлагается степенная функция V х 1"Сг.н) (п(Т,Н)-показатель степени, зависящий от температуры Т и напряженности магнитного поля Н). Но такое описание является весьма приблизительным и, как будет показано ниже, не совсем корректным.
Для более обоснованных модификаций вышеуказанных моделей необходимо комплексное изучение I-V характеристик. Т.е. вместе с непосредственными измерениями I-V характеристик на постоянном токе очень полезной оказывается информация о производных функции V(I), выявляющих "тонкую структуру" V(I). При этом желательно исследовать как можно больше производных V(I).
Для достижения этой цели в данной работе применялась модуляционная методика для больших амплитуд модуляции
-4-модуляционный Фурье-анализ). При малой амплитуде модуляции іервая и вторая производные V(I) соответствуют первой и второй армоникам. Большая амплитуда обуславливает зависимость первой и іторой производных V(I) и от высших гармоник.
Если {-V характеристика исследуется только на постоянном токе, го ее анализ с помощью численного дифференцирования дает сильное возрастание ошибок производных экспериментальной функции U(Id) с ростом номера производной, которую очень трудно компенсировать увеличением точности измерений, т.к. усиление постоянного сигнала намного сложнее, чем переменного, а это приводит к усложнению и удорожанию приборов для проведения прецизионных измерений постоянного напряжения. Модуляционный Фурье-анализ позволяет избежать этих трудностей, т.к. приборная ошибка измерений Uk(I) не зависит от к.
Применение модуляционного Фурье-анализа позволяет резко сузить класс функций, которыми можно описать I-V характеристики, т.к. более полно определяет их свойства. В частности, он помогает установить четкие критерии применимости степенной функции в качестве приближенного описания I-V характеристик.
В работе изучались измеренные на постоянном токе I-V характеристики поли- и монокристаллических образцов ВТСП УВагСизСЬ-х в области их температурного перехода в сверхпроводящее состояние и с помощью модуляционного Фурье-анализа восстанавливались I-V характеристики, т.е. находился их более точный аналитический вид.
Нахождение более точной аналитической зависимости V(I) предоставляет возможность более тонкой проверки и модификации моделей нелинейности I-V характеристик данного ВТСП.
Кроме этого, для возможности более полного анализа нелинейных свойств ВТСП УВагСизО-х изучалась зависимость его сопротивления от постоянного магнитного поля при температуре жидкого азота на постоянном и переменном токах.
Цель данной работы заключалась в проверке и модификации существующих моделей нелинейности I-V характеристик ВТСП УВагСизСч-х с помощью корректного определения их аналитического вида и нахождении параметров данного ВТСП в рамках используемых моделей.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Впервые получены экспериментальные зависимости амплитуд шеших гармоник напряжения поли- и монокристаллических ВТСП іГВагСизОт-х от постоянного тока вблизи Тс.
-
Впервые с помощью модуляционного Фурье-анализа спектра армоник напряжения найден аналитический вид I-V характеристик юли- и монокристаллических ВТСП УВагСизОх вблизи Тс.
3. Впервые получены температурные зависимости амплитуд
іьісших гармоник напряжения поли- и монокриеташшческих ВТСП
ҐВагСизО;.*.
4. Впервые предложен метод определения температуры
Состерлица-Таулеса(Ткт ) с помощью температурных зависимостей
мплитуд высших гармоник напряжения.
5. Обнаружен гистерезисный характер зависимости
опротивления поликристаллов УВагСизО-х от постоянного
іагнитного поля.
Научная и практическая ценность работы.
Методика, применяемая в настоящей работе, может быть спользована для исследования других типов ВТСП и СП материалов.
Полученные в работе аналитические I-V зависимости могут лужить основой для модификации моделей I-V характеристик ВТСП гаазСшО-х.
Методику измерения амплитуд гармоник напряжения поли- и лонокристаллических іг>йг^т\л-х в зависимости от і ока ложно использовать при создании устройств для измерения тока.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на международных конференциях по ВТСП(М28 - HTSC: 1994, Grenoble(France); 1997, Beijing(China)), на XXIX совещании по физике низких температур в г.Казани в 1992 году, на семинарах лаборатории сверхпроводимости Физического института им.П.Н.Лебедева РАН, на Огаревских чтениях Мордовского госуниверситета им. Н.П.Огарева.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 17 работ, из них: 5 статей в журналах, тезисы докладов на конференциях по ВТСП, тезисы Огаревских чтений Мордовского госуниверситета, а также препринты ФИАН и депонированные работы.
Объем и структура диссертации
